电路保护器件由原先简单的玻璃管保险丝，发展到今天种类繁多、功能各异的一大基础元器件分支，已成为了电子设备中不可或缺的一个组成部分。特别是近年来，不管是便携式电子、汽车电子、LED照明，还是工业控制等领域中的各种设备，都越来越趋向于小型化、集成化、高频化设计，这些也使得整机制造厂商对于过压保护、过流保护、浪涌抑制、静电防护等电路保护方案的性能提出了更严苛的要求。
微型化、强健型兼备
在现阶段消费电子市场上，以智能手机为代表的便携式产品对电路保护器件封装尺寸的超小型化要求日益提升，促使保护器件的要求朝着贴片化、小型化、大电压、大电流的方向发展。
爱普科斯市场部经理陈孟恺 |
TDK旗下的爱普科斯(上海)产品服务有限公司中国区气体放电管、PTC及变压器产品应用市场部经理陈孟恺介绍说：“在爱普科斯最新的产品开发上，我们的压敏电阻SMD 1206 S20系列与插脚式G31系列(2.8×3.5mm)借着小型化优势可满足客户空间不足的需求，同时电流承受力可达到500A~1KA，回复速度快，符合现行雷击测试的需求。另外，爱普科斯的贴片压敏电阻也不断向小尺寸、更高通流能力的方向发展，EIA2220系列的通流能力达到4.5KA，EIA 1210系列的通流能力达到1KA。在静电防护方面，爱普科斯也已开发出更小尺寸、更低容值的贴片压敏电阻，满足高频信号端口的防护需求。”
冠宝科技股份有限公司/丽智电子(昆山)有限公司开发的电路保护器件主要包括手机和便携式产品USB 3.0接口的静电防护及各式按键开关、音频浪涌保护，以及主板、笔记本电脑的HDMI 和USB 3.0接口的超低电容静电保护器件、按键或其它音频保护等。该公司总经理张子岳表示，目前ESD TVS阵列正由DFN1006封装规格加速朝DFN0603规格发展，针对手机和便携式电子产品小型化的要求，进行0201表面贴装ESD保护TVS阵列新型封装结构以及配合此类封装结构的芯片研发，并且强调更低的电容特性和更强的耐浪涌能力。冠宝科技/丽智电子目前DFN1006封装器件的产能接近20KK/M，并陆续有国际大厂采用该公司的产品，预计DFN1006器件的产能会在今年底前增长到40KK/M以上，另外，其DFN0603器件规划的产能则是从20KK/M起跳。
丽智电子(昆山)有限公司总经理张子岳 |
他还指出，伴随着USB、HDMI接口标准的不断提升，数据传输速率越来越高，也要求电路保护方案能够紧随接口发展的趋势，提高接口电路的可靠性。目前公司新产品开发的另一个方向是针对Intel计划于今年内推出的Skyla*ke新处理器平台，提供具备更低箝位电压VC保护及更高ESD耐受能力的电路保护器件。
力特公司电子部技术市场总监Bharat Shenoy |
另一方面，力特公司电子部技术市场总监Bharat Shenoy也反映，越来越多的智能手机等便携设备开始搭载高容量的电池，以及具备快速充电性能的大功率充电器，并被连接至交流电源(120~250VACrms)，极易导致严重的浪涌瞬变(如雷击、负载切换等)以及短路/过载等情况的发生，在保障电池安全充电的同时，也需要强劲的熔断器来抵抗浪涌及静电放电的影响。此外，新的4K超高清视频(UltraHD)应用使得数据速率高达6Gbps，要求总线ESD保护须具有更低的电容值才能保持兼容性，现在的目标是大约0.3pF，且需要与低箝位电压相结合，以保护较敏感的处理器和ASIC专用集成电路芯片。
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本文下一页：行业应用需求各异
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行业应用需求各异
在电路保护市场中，近来年的一个明显的现象是，由于各个应用市场在装设地点、场景及环境等方面各不相同，令到不同行业设备对保护线路设计的要求也不一样。
以LED行业为例，在户外LED照明上，为了提高灯具的浪涌抗扰性能，力特于近期发布了NANO2 超微型系列保险丝和SPD浪涌防护模块，其中，新的470和476系列保险丝具有耐浪涌性，采用表面贴装封装，为空间受限的应用提供高度的灵活性，支持更高的贴装速度和产出率。另外，其开发的LSP05和LSP10系列浪涌保护模块有强劲的浪涌电流处理能力，集成式热元件与压敏电阻体之间的近距离，确保了对闪电引起的浪涌或附近负载切换的快速响应，可为户外和商业LED照明设备提供瞬态过电压保护。
而在LED电源部分，由于目前LED电源产品的抗浪涌能力一般都较弱，非常容易受到浪涌、过电压与过电流的冲击而造成损坏，加上目前LED电源的防雷要求已由原先的4KV 组合波形，提升到6KV~10KV不等(由于温室效应引起的雷电频繁所致)，为此，提高保护性能与降低故障发生率成为了当务之急。采用爱普科斯开发的GDT陶瓷气体放电管从最小500A到20KA不同系列与MOV压敏电阻相组合的方案，在有接地的情况下可有效地抵挡共模防护。另外，还可在L/N之间分别采用MOV压敏电阻或MOV+GDT组合，来有效抑制差模所产生的浪涌过电压并起到对后级电路的保护。
安防监控市场，系统智能化高清画质(Full HD)与IP网络监控技术等已成为安防行业发展的焦点。在这一趋势下，系统具有快速数据传输与储存的能力，尤其是在图像处理、传输、显示部分容易受到瞬时ESD与浪涌噪声的干扰。爱普科斯针对安防监控系统提出了有效的ESD与浪涌的防护方案，在I/O接口如RS485、RJ45、POE、Coaxial、AC/DC power、HDMI等都符合现行测试法规(如IEC61000-4-5、ITU-T K20/K21 6KV增强测试等)要求的产品系列。如：对以太网与POE接口的浪涌防护上，爱普科斯开发的GDT在一次测具有高防雷能力与可靠性；其小型化贴片系列如1206尺寸及1812尺寸的器件均受到市场的欢迎；另外其0402尺寸ESD器件具有低电容值0.6pF，适合应用在高频信号端口，且成本低于现行的TVS方案。
就工业电器的初级电路保护领域来讲，石油/天然气工业环境的控制设备、医疗急救设备、照明镇流器等对过流保护有较高的要求，基于IEC60079-11防爆炸安全标准，SCHURTER开发了一款具有防爆炸保护功能紧凑型表面贴装式保险丝系列，在额定电压下，这种保险丝不仅分断能力高，且方形设计相比典型的圆柱形管状保险丝空间使用率更高，更能满足对空间要求极为敏感的设备要求。
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技术创新实现突破
“工业及通信电子产品规格逐年升级，行业规范日益严格，使得电子电路保护显得格外重要，然而，在功率密度增大、器件小型化、保护及时准确精细、防范等级提高等一系列看似矛盾的综合要求下，保护方案遇到了空前的挑战。”美商柏恩(Bourns)应用工程师白玉成说道。在这一趋势下，就要求电路保护器件厂商能够在客户产品研发阶段就提供即時服务，加大技术投入，努力为客户带来更多的技术创新方案。
美商柏恩(Bourns)应用工程师白玉成 |
以过压保护为例，GDT陶瓷气体放电管器件是一种较受欢迎的过压保护解决方案，传统GDT处理浪涌能量及维持电气隔离的关键在于其整体的直径和长度。为了进一步优化产品体积，柏恩新推出的FLAT GDT气体放电管技术运用独特的隔离通道设计，使其可以在轴向压缩，与普通GDT相比，降低了高度并减少了整体的体积，节省了大量设计空间，但依旧保留了隔绝性及电流处理能力，具备良好的浪涌电流额定值、低渗漏及插入损耗，电压范围广(90~600V)，同时还有限压性能，非常适合运用在对信号影响较为敏感的设备或系统中。
据悉，去年底，柏恩收购了日本Komatsulite公司，后者是可充电锂电池安全防护装置领域的领导厂商之一，通过导入Komatsulite原有的微型温控开关、双金属开关和热阻器等保护装置，将令柏恩的产品线更具有互补性，且多元丰富。
而对比无法满足高电压和短路测试要求的现有保险丝解决方案，力特也在最近推出了外形尺寸为5×20mm的487系列保险丝，可为要求高电压直流断流额定值的电信电源供应器和数据中心服务器应用提供保护。这种紧凑的陶瓷体保险丝的设计目的是为了确保电源供应器PSU和电路断路器面板之间在短路和过电流故障时的最佳协调性，在安装于电源供应器中时，比电气面板中的断路器更快断开，使支路绕过有问题的电源供应器，以保持支路正常运行而不会断电。
SCHURTER目前开发的电路保护器件主要围绕过流保护和电磁干扰防护，不仅提供电路的初级、次级保护，同时还可确保电源纯洁，包括过流过压对设备造成的损害、电源以及设备在任何情况下的持续供电、有效地对抗电磁干扰等。例如，电气系统在电磁环境中必须要有良好的运行特性(抗扰度)，以避免对电磁环境造成不利影响(辐射)，而这种电磁既存在于交流电中也存在于直流电中，SCHURTER的EMC解决方案能轻松地为设备解决来自这两方面的干扰，大幅提升设备的应用功能。另外，SCHURTER一直持续提升本地化服务的能力，如对于移动电磁干扰测试项目，公司可安排人员到场为厂商的设备提供EMC测试服务，从而节约客户的开发时间。
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责编：Quentin
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